JPH01214057A - トランジスタの製法 - Google Patents

トランジスタの製法

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JPH01214057A
JPH01214057A JP63039241A JP3924188A JPH01214057A JP H01214057 A JPH01214057 A JP H01214057A JP 63039241 A JP63039241 A JP 63039241A JP 3924188 A JP3924188 A JP 3924188A JP H01214057 A JPH01214057 A JP H01214057A
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JP
Japan
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film
insulating film
forming
electrode layer
gate electrode
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JP63039241A
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English (en)
Inventor
Masahiko Hotta
堀田 正彦
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Yamaha Corp
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Yamaha Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、CMOS型LSICコンプリメンタリなM
O3型トランジスタを含む大規模集積回路製者)等に用
いられる微細なMO5型トランジスタの製法に関し、特
にこの種のトランジスタにおいテL D D (Lig
htly Doped Drain)構造を実現するた
めの改良技術に関するものである。
[発明の概要] この発明は、ゲート電極層を形成した後サイドスペーサ
形成材膜を堆積形成する前に例えばシリコンナイトライ
ド等のエツチングストッパ膜を堆積形成することにより
サイドスペーサの形成及び除去のためのエツチング工程
においてフィールド絶縁膜及びゲート絶縁膜がエッチさ
れるのを防止し、サイドスペーサ除去後の表面酸化工程
を不要にしたものである。
[従来の技術] 従来、MO3型LSIにあっては、トランジスタの微細
化に伴うホットキャリア対策としてLDD構造を採用す
ることが知られている。そして、LDD構造の形成法と
しては、ポリシリコン等からなるゲート電極層をマスク
とするイオン注入処理により比較的低濃度のソース及び
ドレイン領域を形成した後ゲート電極層の両側面にシリ
コンオキサイド等からなるサイドスペーサ(サイドウオ
ール)を形成し、しかる後ゲート電極層及びサイドスペ
ーサをマスクとするイオン注入処理により比較的高濃度
のソース及びドレイン領域を形成することが知られてい
る(例えば、「電子材料J 1985年6月号第64〜
68頁参照)。
このようなLDD構造形成法をCMOS型LSIの製造
に応用する場合、1.2ミクロンルールレベルまではN
チャンネルトランジスタのみLDD構造とするので、L
DD構造を採用しない場合に比べてNチャンネルトラン
ジスタの低濃度ソース・ドレイン領域形成のためのレジ
ストマスク工程及びイオン注入工程を追加するだけでよ
いが、1.2 p、mルール以下のレベルではNチャン
ネルトランジスタのみならずPチャンネルトランジスタ
もLDD構造とする必要が生じるため、Pチャンネルト
ランジスタの低濃度ソース・ドレイン領域形成のための
レジストマスク工程及びイオン注入工程をさらに追加す
る必要があり、工程数が大幅に増加する。
そこで、このような工程数増加を少なくするため、第5
図及び第6図に示すような方法が提案されている。
第5図の工程では、通常の方法に従ってシリコン等から
なるN型半導体基板10の表面にP型ウェル領域12、
N型ウェル領域14、フィールド絶縁膜16等を形成す
る。この場合、フィールド絶縁膜16は、シリコンオキ
サイド等からなるもので、周知の選択酸化法等により、
P型つェル領域!2の一部及びN型ウェル領域14の一
部にそれぞれ対応した第1及び第2のアクティブ領域配
置孔を有するように形成する。そして、第1及び第2の
アクティブ領域配置孔内の半導体表面を酸化するなどし
てシリコンオキサイド等からなるゲート絶縁膜18A及
び18Bを形成した後、例えばポリシリコンを堆積して
適宜パターニングすることによりゲート電極層20A及
び20Bを形成する。
次に、CVD (ケミカル・ペーパー・デボジシ賃ン)
法等によりシリコンオキサイドを堆積してからその堆積
膜をエッチバックすることによりゲート電極層2OAの
両側部にはサイドスペーサ22A及び22Bを、ゲート
電極層20Bの両(11部にはサイドスペーサ22C及
び22Dをそれぞれ形成する。このときのエツチング処
理によりゲート絶縁@ 18Aの一部(ソース・ドレイ
ン対応部分)が除去されると共にフィールド絶縁膜16
も第1のアクティブ領域配置孔の周辺部で厚さが減少す
る。この後、第1のアクティブ領域配置孔を露呈させ且
つ第2のアクティブ領域配置孔をおおうようにしてレジ
スト層24を形成してから、ゲート電極層20A、サイ
ドスペーサ22A及び22B並びにフィールド絶縁膜1
8をマスクとしてN型決定不純物(例えばヒ素又はリン
)をP型ウェル領域12に選択的にイオン注入すること
によりソース用のN・・型注入領域26及びドレイン用
のN″0型注入領域28を形成する。
次に、第6図の工程では、レジスト層24ヲマスクとし
てサイドスペーサ22A及び22Bをエッチ除去する。
このときのエツチング処理によりゲート絶縁膜18Aが
サイドエッチされると共にフィールド絶縁膜18も第1
のアクティブ領域配置孔の周辺部で厚さが減少する。こ
の後、ゲート電極層2OA及びフィールド絶縁[91B
をマスクとしてN型決定不純物をP型ウェル領域12に
選択的にイオン注入することによりソース用のN゛型注
入領域30及びドレイン用のN゛型注入領域32を形成
する。
この後は、レジスト層24を除去してから、第2のアク
ティブ領域配置孔を露呈させ且つ第1のアクティブ領域
配置孔をおおうようにして新たなレジスト層を形成し、
しかる後N型決定不純物の代りにP型決定不純物を用い
る以外は第5図及び第6図で述べたと同様の処理により
N型ウェル領域14にソース及びドレイン用のP・・型
注入領域及びP゛型注入領域を形成する。
[発明が解決しようとする課題] 上記した第5図及び第6図の製法によれば、Nチャンネ
ル及びPチャンネルのいずれのトランジスタについても
、N−゛型注入領域の形成とN°型領領域形成とで共通
のレジスト層をマスクとして使用するので、レジストマ
スク工程数の増加を抑えることができる。
しかしながら、第7図にソース近傍部分を拡大して示す
ように、第5図のサイドスペーサ形成時及び第6図のサ
イドスペーサ除去時のエツチング処理によりフィールド
絶縁pIM1Bの厚さがrAJから「B」に減少する(
膜減りする)と共に、第6図のサイドスペーサ除去時の
エツチング処理によりrCJ部分に示すようにゲート絶
縁膜18Aにサイドエッチが入る。
フィールド絶縁膜の膜減りは、表面段差を助長したり、
配線の浮遊容量を増大させたりするので好ましいことで
はない、また、ゲート絶縁膜のサイドエッチは、rQJ
で示すような汚染物質があると洗浄で取りきれず、残留
する車態を招き、リーク電流の増大や信頼性の低下をも
たらす。
これらの不都合をなくすため、第8図に示すようにサイ
ドスペーサのエッチ除去後N◆型注入領域30形成のた
めのイオン注入の前又は後に表面酸化処理を行なうこと
により薄いシリコンオキサイド膜12a及び20aを形
成しく破線は酸化前、実線は酸化後を示す)、rCJの
サイドエッチ部分を埋めることが考えられる。しかし、
このようにすると、特性変動が生ずると共に、工程増加
によるコスト上昇を招く。
この発明の目的は、上記のような表面酸化処理を行なう
ことなく所望の特性を有するLDD構造のトランジスタ
を低コストで実現可能とすることにある。
[課題を解決するための手段] この発明によるトランジスタの製法は、フィールド絶縁
膜、ゲート絶縁膜、ゲート電極層等を形成した後サイド
スペーサ形成材膜を堆積形成する前にエツチングストッ
パ膜を堆積形成することによりサイドスペーサの形成及
び除去のためのエツチング工程においてフィールド絶縁
膜及びゲート絶縁膜がエッチされるのを防止したことを
特徴とするものである。
[作 用] この発明の製法によれば、サイドスペーサの形成及び除
去のためのエツチング工程においてエツチングストッパ
膜によりフィールド絶縁膜及びゲート絶縁膜のエツチン
グが阻止されるので、フィールド絶縁膜の膜減りやゲー
ト絶縁膜のサイドエッチが防止され、従って第8図に示
したような表面酸化工程は不要となり、それに伴う不都
合も解消される。
[実施例] 第1図乃至第4図は、この発明の一実施例によるCMO
3型O3Iにおけるトランジスタの製法を示すもので、
第5図及び第6図におけると同様の部分には同様の符号
を付しである。以下、第1図〜第4図にそれぞれ対応し
た工程(1)〜(0を順次に説明する。
(1)先に第5図に関して前述したと同様にしてN型半
導体基板10の表面にP型ウェル領域12、N型つェル
領域!4、フィールド絶縁膜IS、ゲート絶縁115i
18A 、 18B及びゲート電極層20A 、 20
Bを形成する。
(2)次に、フィールド絶縁1111EI、ゲート絶縁
膜18A 、 18B及びゲート電極20A 、 20
Bをおおうようにエツチングストッパ膜としてのシリコ
ンナイトライド(Si3N4)膜21ヲCV D法等ニ
ヨリ堆積形成する。そして、シリコンナイトライド膜2
1をおおうようにサイドスペーサ形成材膜としてのシリ
コンオキサイド(SiO2)膜22をCVD法等により
本積形成する。ここで、サイドスペーサ形成材としては
、5i02 に限らず、ポリシリコン等を用いることも
できる。また、エツチングストッパ膜としては、サイド
スペーサ形成材のエツチングに耐えうるちのであればよ
く、サイドスペーサ形成材としてSiO2系のものを用
いたときはポリシリコン系又はシリコンナイトライド系
のものを用い、サイドスペーサ形成材としてポリシリコ
ン系のものを用いたときはシリコンナイトライド系のも
のを用いることができる。
(3)次に、シリコンオキサイドM22をエッチパック
することによりシリコンナイトライド1li21におい
てゲート電極層2OAの両側部に対応する部分にはそれ
ぞれサイドスペーサ22A及び22Bを形成すると共に
ゲート電極層20Bの両側部に対応する部分にはそれぞ
れサイドスペーサ22C及び22Dを形成する。このと
き、シリコンナイトライド膜21が存在するため、フィ
ールド絶縁膜16及びゲート絶縁膜18A 、 18B
のエツチングは阻止される。
この後、第5図について前述したと同様にしてレジスト
膜24を形成してから、所望のN型決定不純物をP型ウ
ェル領域12の表面に選択的にイオン注入することによ
りソース及びドレイン用のN−゛型注入領域2B及び2
8を形成する。このとき、フィールド絶縁膜16及びシ
リコンナイトライド膜21の積層部分と、ゲート絶縁膜
18A、ゲート電極層20A及びシリコンナイトライド
膜21の積層部分と、ゲート絶縁M 18A、シリコン
ナイトライド膜21及び各サイドスペーサ22A 、 
22Bの積層部分とが不純物マスクとして作用する。
(4)次に、サイドスペーサ22A及び22Bをエッチ
除去する。このとき、シリコンナイトライド膜21が存
在するため、フィールド絶縁ll511B及びゲート絶
縁fi 18Aのエツチングは阻止される。
この後、所望のN型決定不純物をP型ウェル領域12の
表面に選択的にイオン注入することによりソース及びド
レイン用のN゛型注入領域30及び32を形成する。こ
のとき、フィールド絶縁MlB及びシリコンナイトライ
ド膜21の積層部分と、ゲート絶縁膜18A、ゲート電
極層20A及びシリコンナイトライド膜21の積層部分
とが不純物マスクとして作用する。
この後は、レジスト層24を除去してから、N型ウェル
領域14側のアクティブ領域配置孔を露呈させ且つP型
ウェル領域12側のアクティブ領域配置孔をおおうよう
にして新たなレジスト層を形成し、しかる後N型決定不
純物をP型決定不純物に代える以外は第3図及び第4図
で述べたと同様の処理によりN型ウェル領域14にソー
ス及びドレイン用のP°゛型注入領域及びP゛型注入領
域を形成する。そして、このときにイオン注入マスクと
して用いたレジスト層を除去してから、CVD法等によ
りPSG (リンケイ酸ガラス)等の居間絶縁膜を形成
し、通常のコンタクトカット、メタルスパッタ、メタル
カット等の工程により必要な配線層を形成する。
なお、エツチングストッパ膜としてシリコンナイトライ
ド等の絶縁膜を用いた場合には、これを残しておいて層
間絶縁膜の一部として利用することができる。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、表面酸化工程の代り
に安価な膜付は工程を追加するだけでフィールド絶縁膜
の膜減りやゲート絶縁膜のサイドエッチを防止できると
共に特性変動を防止できるので、高性能のLDDa造ト
ランジスタを低コストで製作可能となる効果が得られる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は、この発明の一実施例による0MO
3型LSIにおけるトランジスタの製法を示す基板断面
図、 第5図及び第6図は、従来のCMO5JICにおけるト
ランジスタの製法を示す基板断面図、第7図は、第6図
のサイドスペーサ除去後における基板の一部拡大断面図
。 第8図は、サイドスペーサ除去後の表面酸化工程を示す
基板の一部拡大断面図である。 lO・・・半導体基板、12・・・P型ウェル領域、1
4・・・N型ウェル領域、1B・・・フィールド絶縁膜
、18A 。 18B・・・ゲート絶縁膜、2OA 、 20B・・・
ゲート電極層、 21・・・シリコンナイトライドIg
I(エツチングストッパ119) 、 22・・・シリ
コンオキサイド膜(サイドスペーサ形成材膜)、22A
〜22D・・・サイドスペーサ、24・・・レジスト層
、28.28・・・N◆争型注入領域、30、32・・
・N°型注入領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (a)半導体基板の表面に所定のアクティブ領域配置孔
    を有するフィールド絶縁膜を形成する工程と、 (b)前記アクティブ領域配置孔内の半導体表面にゲー
    ト絶縁膜を形成する工程と、 (c)前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極層を形成する
    工程と、 (d)前記フィールド絶縁膜、前記ゲート絶縁膜及び前
    記ゲート電極層をおおうようにサイドスペーサ形成材の
    エッチングに耐えうるエッチングストッパ膜を堆積形成
    する工程と、 (e)前記エッチングストッパ膜をおおうようにサイド
    スペーサ形成材膜を堆積形成した後該サイドスペーサ形
    成材膜をエッチバックすることにより前記エッチングス
    トッパ膜において前記ゲート電極層の両側部に対応する
    部分にそれぞれサイドスペーサを形成する工程と、 (f)前記フィールド絶縁膜及び前記エッチングストッ
    パ膜の積層部分と、前記ゲート絶縁膜、前記ゲート電極
    層及び前記エッチングストッパ膜の積層部分と、前記ゲ
    ート絶縁膜、前記エッチングストッパ膜及び前記各サイ
    ドスペーサの積層部分とをマスクとしてソース及びドレ
    イン形成用の導電型決定不純物を前記アクティブ領域配
    置孔内の半導体表面に選択的にイオン注入することによ
    り比較的高不純物濃度のソース及びドレイン用注入領域
    を形成する工程と、 (g)前記導電型決定不純物のイオン注入の後、前記エ
    ッチングストッパ膜を残した状態で前記各サイドスペー
    サをエッチ除去する工程と、 (h)前記各サイドスペーサをエッチ除去した後、前記
    フィールド絶縁膜及び前記エッチングストツパ膜の積層
    部分と、前記ゲート絶縁膜、前記ゲート電極層及び前記
    エッチングストッパ膜の積層部分とをマスクとしてソー
    ス及びドレイン形成用の導電型決定不純物を前記アクテ
    ィブ領域配置孔内の半導体表面に選択的にイオン注入す
    ることにより前記ソース及びドレイン用注入領域より低
    不純物濃度のソース及びドレイン用注入領域を形成する
    工程と を含むトランジスタの製法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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